鋁與鋁合金加工通用技術工藝

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1 F" A, W  `3 I7 S& _

球墨鑄鐵中國標準：GB/T 1348-1998

GB/T 1348-1998 對應產品名： 球墨鑄鐵 標準內容： 球墨鑄鐵單鑄試塊的力學性能與金相組織 牌  號 抗拉強度 σb≥/MPa 屈服強度 σ0.2≥/MPa 伸長率 δ5≥(％) 硬度 HBS 主要金相組織 QT400-18 400 250 18 130~180 鐵素體 QT400-15 400 250 15 130~180 鐵素體 QT450-10 450 310 10 160~210 鐵素體 QT500-7 500 320 7 170~230 鐵素體＋珠光體 QT600-3 600 370 3 190~270 珠光體＋鐵素體 QT700-2 700 420 2 225~305 珠光體 QT800-2 800 480 2 245~335 珠光體或回火組織 QT900-2 900 600 2 280~360 貝氏體或回火馬氏體 球墨鑄鐵單鑄試塊V形缺口試樣的沖擊性能 牌  號 室溫沖擊韌度(23±5℃) αK≥/(J/cm2) 低溫沖擊韌度(-20±2℃) αK≥/(J/cm2) 3個試樣平均值 個別值 3個試樣平均值 個別值 QT400-18 14 11 - - QT400-18L - - 12 9 球墨鑄鐵附鑄試塊的力學性能與金相組織 牌  號 鑄件壁厚 /mm 抗拉強度 σb≥/MPa 屈服強度 σ0.2≥/MPa 伸長率 δ5≥(％) 硬度 HBS 主要金相組織 QT400-18A >30~60 >60~200 390 370 250 240 18 12 130~180 鐵素體 QT400-15A >30~60 >60~200 390 370 250 240 15 12 130~180 鐵素體 QT500-7A >30~60 >60~200 450 420 300 290 7 5 170~240 鐵素體＋珠光體 QT600-3A >30~60 >60~200 600 550 360 340 3 1 180~270 珠光體＋鐵素體 QT700-2A >30~60 >60~200 700 650 400 380 2 1 220~320 珠光體 & R& V& }: N; w) b5 S  b 9 C$ B, X; J% c7 c 球墨鑄鐵附鑄試塊V形缺口試樣的沖擊強度 牌  號 鑄件壁厚 /mm 室溫沖擊韌度(23±5℃) αK≥/(J/cm2) 低溫沖擊韌度(-20±2℃) αK≥/(J/cm2) 3試樣平均值 單個試樣值 3試樣平均值 單個試樣值 QT400-18A >30~60 >60~200 14 12 11 9 - - - - QT400-18AL >30~60 >60~120 - - - - 12 10 9 7 球墨鑄鐵的硬度牌號、硬度范圍及金相組織 硬度牌號 硬度 HBS 主要金相組織 力學性能(參考值) 抗拉強度 σb≥/MPa 屈服強度 σ0.2≥/MPa 伸長率 δ5≥(％) QT-H330 280~360 貝氏體或回火馬氏體 900 600 2 QT-H300 245~335 珠光體或回火組織 800 480 2 QT-H265 225~305 珠光體 700 420 2 QT-H230 190~270 珠光體＋鐵素體 600 370 3 QT-H200 170~230 鐵素體＋珠光體 500 320 7 QT-H185 160~210 鐵素體 450 310 10 QT-H155 130~180 鐵素體 400 250 15 QT-H150 130~180 鐵素體 400 250 15 球墨鑄鐵標準（GB/T 1412-2005） 球墨鑄鐵也是一種鑄造生鐵，只是低硫低磷。低硫使碳充分在鐵中石墨化。低磷 提高生鐵的機械性能；主要用于生產性能（機械性能）較好的球墨鑄鐵件。球墨用生鐵也是按含硅（Si）量劃分鐵號，按含錳（Mn）、磷（P）、硫（S）分組、級、類見下表所示： 鐵種 球墨鑄鐵用生鐵 6 l, R; f. D( i+ P2 g 牌號 : U1 H+ t6 A' X Q10 - b9 E; t+ F* H1 |9 w; m Q12 　 & ^, J  t2 ]& g1 C C ≥3.40 3 m& Z, e+ k& Z! x$ H 化學成分 Si 0.50～1.00 1.00～1.40 Ti 1檔 ≤0.050 6 U9 u0 \/ R  p7 \ 2檔 >0.050～0.080 & D% T6 r) }/ u2 C5 V Mn 1組 + b/ \1 x" n5 e" P9 ] ≤0.20 2組 ) d) k( k4 [: P! U7 J, R >0.20～0.50 3組 >0.50～0.80 P 1級 , z+ |: V$ X; k* J; q$ \ ≤0.050 ( X7 ~7 {  l2 Q* N 2級 1 b# O" A; u0 M/ U: ?9 ]: V >0.050~0.060 3級 >0.060～0.080 S 1類 ≤0.020 2類 >0.020～0.030 ) y* C% e& i0 G* h# n 3類 >0.030～0.040 : l& k$ e0 l1 j 4類 ≤0.045 # y" F8 `9 k: w& Y (.00588Z01.)

球墨鑄鐵附鑄試樣的力學性能 牌號 材料號 W-Nr. 鑄件壁厚 /mm 附鑄試樣壁厚 /mm 抗拉強度 σb≥/Mpa 屈服強度 σ0.2≥/Mpa 伸長率 δ≥（％） 沖擊吸收功（20℃） AKV≥/J 金相組織 3個試塊平均 1個試塊 GGG-40.3 0.7043 30~60 60~200 40 70 390 370 250 240 15 12 14 12 11 9 鐵素體為主 GGG-40 0.7040 30~60 60~200 40 70 390 370 250 240 15 12 - 鐵素體為主 GGG-50 0.7050 30~60 60~200 40 70 450 420 300 290 7 5 - 鐵素體與珠光體 GGG-60 0.7060 30~60 60~200 40 70 600 550 360 340 2 1 - 珠光體與鐵素體 GGG-70 0.7070 30~60 60~200 40 70 700 650 400 380 2 1 - 珠光體為主 蠕墨鑄鐵的牌號與力學性能~ 牌號或名稱 抗拉強度 σb≥/Mpa 屈服點 σ0.2≥/Mpa 伸長率 δ（％） 抗壓強度 σbc≥/Mpa 抗彎強度 σbb≥/Mpa 沖擊韌度 αK/（J/cm2） 硬度 HBS GGV-30（鐵素體） ≥300　　　 ≥240 2 500 600 10 130~190 GGV-40（珠光體） 400~500 340~440 1 600 700 — 200~280 DIN1693球鐵 350~900 250~600 25~30 800~1200 — — 120~350 鐵素體基體蠕鐵 300~380 240~300 2~8 500~600 600~700 10~25 130~190 球墨鑄鐵的牌號與力學性能 牌號 材料號 W-Nr. 抗拉強度 σb≥/Mpa 屈服強度 σ0.2≥/Mpa 伸長率 δ≥（％） 金相組織 GGG-40 GGG-50 GGG-60 GGG-70 GGG-80 0.7040 0.7050 0.7060 0.7070 0.7080 400 500 600 700 800 250 320 380 44 500 15 7 3 2 2 主要是鐵素體 鐵素體/珠光體 珠光體/鐵素體 主要是珠光體 珠光體 需保證缺口試樣沖擊功的球墨鑄鐵 牌號 材料號 W-Nr. 抗拉強度 σb≥/Mpa 屈服強度 σ0.2≥/Mpa 伸長率 δ≥（％） 沖擊吸收功 AKV≥/J 3個試樣的平均值 單個值 GGG-35.3 GGG-40.3 0.7033 0.7043 350 400 220 250 22 18 14 14 11 11

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4 u6 K( h; H$ u) \3 j- o3 n

球墨鑄鐵生產工藝

1 設備選擇

6 L: x6 Y. ^* z$ b# _1.1 熔煉設備選擇
, I* `' ?' U- y　　熔煉設備的選用首先是在滿足生產需要的前提下，遵循高效、低耗的原則。感應電爐的優點是：加熱速度快，爐子的熱效率較高，氧化燒損較輕，吸收氣體較少。因此，用中頻電爐熔煉，可避免增硫、磷問題，使鐵水中P不大于0.07％、S不大于0.05％。
9 w7 y* d8 [# m6 ]& O1.2 球化包的確定
* X! w! H( q6 g+ r4 \3 z" D( t　　為了提高球化劑的吸收率，增加球化效果，球化處理包應比一般鐵液包深。球化包的高度與直徑之比確定為2:1。
6 O/ Y& j* y. r. G1 o" e
" S" t/ V" X. X: l2 原材料選擇

2.1 爐料選擇
9 i" A& x% d* Q. s2 ?3 j# U　　球鐵球化劑的加入效果條件是：高碳、低硅、大孕育量。為了穩定化學成分和有效地控制促進白口化元素和反球化元素，保證熔煉鐵水的質量，選用張鋼Z14生鐵，其化學成分：C＞3.3％，Si 1.25％～1.60％,P≤0.06％，S≤0.04％。
4 a* W7 d: }- {6 E8 W) \2.2 球化劑的選擇
　　球化劑的選用應根據熔煉設備的不同，即出鐵溫度及鐵液的純凈度（如含硫量、氧化程度等）而定。我國最常用的是稀土鎂硅鐵球化劑，采用這種球化劑處理時，由于合金中含硅量較高，可顯著降低鎂處理時反應的劇烈程度。同時也能因增硅而有些孕育作用。電爐生產時，因溫度相對較高，所用球化劑的化學成分見表１。

表1 球化劑FeSiMg8Re7化學成分
項目 出鐵溫度
/℃

S % 球化劑成分/%
/ ]* B# F. J. g- M, E
Mg
) ]2 O6 g% p  [& u+ MRe
Si
電爐 1420~1480
# V. [, N! {6 @) u& K: c≤0.04 7.0~9.0 6.0~8.0 ≤44.0
) |( ?  B) ^! q) l& b: v
0 P0 ?; x* x. d- D4 e# [3 爐前控制
# {# e4 u: C  f1 X& R# n
. k$ w/ G% A" ?- c0 I3.1 化學成分選擇
  K& P" K# b. U　　球鐵原鐵液應高碳、低硅、低硫、低磷�？刂坪昧虻暮�量，是生產球鐵的一個重要條件。幾種牌號的球鐵的化學成分見表2。��
3.2 球化和孕育處理
, g& N0 N' i) l. z% p　　球化劑加入量應根據鐵液成分、鑄件壁厚、球化劑成分和球化處理過程的吸收率等因素分析比較確定。一般為1.6％～2.0％，若球化劑放置時間較長，則應適量多加。球化反應控制的關鍵是鎂的吸收率，溫度高，反應激烈，時間短，鎂燒損多，球化效果差；溫度低，反應平穩，時間長，鎂吸收率
1 h# q( w; t& [4 N- \2 w　表2 球鐵化學成分 ％
牌 號 C Si Mn S P
QT400~18
2 u/ J. z% ]8 P" |球化前
　　
球化后
& c6 n! o( i/ _$ V1 J2 T
9 Z2 l% ^. R! F( }* N% X3.6~4.1 0.9~1.2 ≤0.4 ≤0.05 ≤0.07
5 K: c$ u/ Z' Z* Y+ H) {3.5~4.0 2.6~3.2
2 ^8 A  v6 }6 h  ?6 o7 s≤0.02

# C# Q. s- D; KQT450~10
: a" F5 s% _% t4 P5 N) A/ L球化前
              球化后

; u6 u+ Y" ~: ?/ b3.6~4.1 0.9~1.2 ≤0.4 ≤0.05 ≤0.07
3.5~3.9 2.5~3.0
≤0.02
# L3 L& }9 H% K" Y* o4 B
QT600~3
9 T, J% M% t/ m) r/ A3 f# W球化前
5 @' P$ z& o% e- q: n: I              球化后
. D' b/ m; F+ H4 ]& E4 @3 M  g9 z3 k  N
3.6~3.9 0.9~1.2 0.6~0.8 ≤0.05 ≤0.07
3.5~3.8 2.2~2.6
≤0.02
) x8 P& r4 V& N) }, ?* H
' H& I. U# h0 e8 ?6 p8 {QT700~2
9 ?4 z* O/ I8 B* Q* C- F$ S# \球化前
, n6 ?3 g  ^- M' j              球化后

3.6~3.9 0.9~1.2 0.6~0.8 ≤0.05 ≤0.07
- h+ Z4 R) o) P8 r7 Z9 ]3.5~3.8 2.1~2.5
5 ]# Z$ E- o# q4 S≤0.02
* _1 A1 \7 [: |- M/ ?+ k7 a1 D6 E

高，球化效果好。因此，一般在保證足夠澆注溫度的前提下，宜盡可能降低球化處理溫度，控制在1420～1450℃。球化劑要砸成小塊，粒度一般在5～25mm，加在包底，再在上面加硅鐵和鐵屑。孕育處理是球墨鑄鐵生產過程中的一個重要環節，它不僅促進石墨化，防止自由滲碳體和白口出現，而且有助于球化，并使石墨變得更細小，更圓整，分布均勻，從而提高球墨鑄鐵的力學性能。孕育劑一般多采用FeSi75，其加入量根據對鑄件的力學性能要求，一般為0.8％～1.0％。孕育劑的粒度根據鐵液量多少，一般砸成5～25mm的小塊。孕育劑應保持干凈、干燥。
! k2 M8 |/ k# u$ l! P　　球化劑和孕育劑要在出鐵前加入包中，在連續生產時，剛出完前一爐鐵后，包很熱，過早加入會使其粘結在包底而削弱球化和孕育效果。為了延遲球化反應時間，增強球化和孕育效果，要在球化劑和孕育劑的上面覆蓋一層鐵屑。球化處理的方法較多，一般多采用操作簡便的沖入法處理球鐵。
3.3 球化效果爐前檢驗
　　爐前檢驗孕育、球化效果好壞，一般采用三角試樣。澆注三角試樣，冷至暗紅色，淬水冷卻，砸斷后觀察斷口。斷口銀白色，尖端白口，中心有疏松，兩側凹縮,同時砸斷時有電石氣味,敲擊聲和鋼相似,則球化良好,否則球化不良。
  X; ~" n+ M7 X1 ~3.4 澆注
+ G- \. S$ a; b5 u+ x　　由于球鐵液容易出現球化衰退，因此，鐵液球化處理后要盡快澆注，一般在處理后15min內澆注完畢，不會有球化衰退問題。

4 結 語
9 m. q  ~0 p$ N0 G! X# E　　在生產中，用Z14號生鐵作原材料，中頻感應電爐熔化鐵水，控制鐵水化學成分為：C3.5％～3.99％，Si1.2％～1.5％，P＜0.06％，S＜0.05％。采用高度與直徑之比為2∶1的球化包，把球化劑與孕育劑砸成10～20mm小塊，球化劑按1.8％，孕育劑按0.9％比例，向包內先加球化劑，再加孕育劑，最后在上面覆蓋干燥的鐵屑。鐵水在爐中升溫到1480℃左右出鐵，待反應結束后10min內澆注完畢。生產的φ530mm軋機用球墨鑄鐵梅花套管，其化學成分為：C3.5％～3.8％，Si2.2％～2.6％，Mn0.6％～0.8％，S≤0.02％，P＜0.07％，各項力學性能指標均達到較高要求，使用效果相當理想。使用１年后證明，球墨鑄鐵本身具有高強度、耐磨、抗熱疲勞等特性，能完全起到軸聯接作用；能大大減小噪音、改善工人勞動環境；當過冷鋼等超負荷情況下，梅花套管能自動破裂，起到過載安全保護作用；還能顯著延長軋輥和梅花軸的使用壽命。同期相比，軋輥消耗降低8％，梅花軸消耗降低11％，連同設備維修工時減少而使同期產量的提高，共取得經濟效益近7萬元。AAA*球化劑：我國廣泛采用的球化劑是稀土鎂合金。鎂是重要的球化元素，但它密度�。�1.73g/cm3）、沸點低（1120℃），若直接加入鐵液，鎂將浮于液面并立即沸騰，這不僅使鎂的吸收率降低，也不夠安全。稀土元素包括鈰（Ce）、鑭（La）、鐿（Yb）和釔（Y）等十七種元素。稀土的沸點高于鐵水溫度，故加入鐵水中沒有沸騰現象，同時，稀土有著強烈的脫硫、去氣能力，還能細化組織、改善鑄造性能。但稀土的球化作用較鎂弱，單純用稀土作球化劑時，石墨球不夠圓整。稀土鎂合金（其中鎂、稀土含量均小于10%，其余為硅和鐵）綜合了稀土和鎂的優點，而且結合了我國的資源特點，用它作球化劑作用平穩、節約鎂的用量，還能改善球鐵的質量。球化劑的加入量一般為鐵水質量的1.0%~1.6%。
孕育劑：促進鑄鐵石墨化，防止球化元素造成的白口傾向，使石墨球圓整、細化，改善球鐵的力學性能。常用的孕育劑為含硅75%的硅鐵，加入量為鐵水質量的0.4%~1.0%。由于球化元素有較強的白口傾向，故球墨鑄鐵不適合鑄造薄壁小件。
球化處理：以沖入法最為普遍，如圖1-50所示。將球化劑放在鐵液包的堤壩內，上面鋪硅鐵粉和稻草灰，以防球化劑上浮，并使其緩慢作用。開始時，先將鐵液包容量2/3左右的鐵液沖入包內，使球化劑與鐵液充分反應。爾后，將孕育劑放在沖天爐出鐵槽內，用剩余的1/3包鐵液將其沖入包內，進行孕育。
+ g0 C4 U6 Y3 q$ ]" t3 E2 N1 @
0 R' U0 H4 x5 }' F& O7 h7 OBBB*由于原鐵液含硫量較高,不可能達到<0 018%的要求,球化劑的加入量需考慮去硫耗鎂量。碳硫分析儀的快速測定,能及時提供原鐵液的含硫量,試驗中原鐵液的含硫量在0 02%～0 03%,去硫耗鎂量在0 0076%上下波動,這在工藝上是可以接受的。
* `  z9 W  j# T- B  f$ R% K5 O3 s9 d球化劑的用量直接影響殘余鎂量的多少。如果球化劑加入量過多,就會引起殘余鎂量過多,雖然不致于影響球化合格率(球徑大小仍屬正常),但是它會增加收縮,引起脆性。同時由于原鐵液含錳量偏高,球化劑加入量過多,較易出現碳化物,白口傾向嚴重,導致球數合格率的下降;如果球化劑加入量過少,就會導致殘余鎂量不足,影響球化的合格率,球數合格率也會降低。表1是在正常試驗情況下的結果,并說明如下:①球化劑加入量1 4%時,由于殘余鎂量不足,出現蠕蟲狀石墨;②加入量1 8%時,由于殘余鎂量過多,出現碳化物,導致球數下降,不過二者球徑大小仍合乎要求;③球化合格率非球化率
1 ?4 f( s: H0 S! l1 p. Y鑄鐵牌號表示方法

鑄鐵牌號表示方法
. K5 h" \; G. r% M2 k1．
鑄鐵牌號表示方法
5 J/ T/ k: M1 t' @1．
1各種鑄鐵代號
各種鑄鐵代號，由表示該鑄鐵特征的漢語拼音字的第一個大寫正體字母組成，當兩種鑄鐵名稱的代號字母相同時，可在該大寫正體字母后加小寫正體字母來區別，同一名稱鑄鐵，需要細分時，取其細分特點的漢語拼音字第一個大寫正體字母，排列在后面。其代號見附錄A（補充件）。
( ], F, G6 a8 [: s: R( m( }+ Z1．
2元素符號、名義含量及機械性能
3 m% [" ^0 O- [8 q: t/ u合金化元素符號用國際化學元素符號表示，混合稀土元素符號用“R”表示。含量及機械性能用含量。
+ W+ Y$ K( K" ^9 I- [1．2．1在牌號中常規碳、硅、錳、硫、磷元素，一般不標注，有特殊作用時，才標注其元素符號及含量。
1．2．2合金化元素的含量大于或等于1%時，用整數表示，小于1%時，一般不標注，只有對該合金特性有較大影響時，才予標注。
1．2．3合金化元素按其含量遞減次序排列，含量相等時按元素符號的字母順序排列。
1．2．4牌號中含量的修約規則按GB1.1-81《標準化工作導則
編寫標準的一般規定》附錄C。
5 d# Z8 ~3 n+ M+ z1 H1．2．5牌號中代號后面的一組數字，表示抗拉強度值；有兩組數字時，第一組表示抗拉強度值，第二組表示延伸率值，兩組數字間用“-”隔開。
1．2．6當牌號中標注元素符號及含量還需標注抗拉強度時，抗拉強度值置于元素符號及含量之后，之間用“-”隔開。

: `* B- R, G8 a6 L+ a* t5 Q

5 j' E- o3 V. x" K' `

⑨蕶後＆蔂

學習下 ...   謝謝  樓主...................

趙紅新

學習了 鋁件在自動化設備中運用還是挺多的